Arquitetura geral da solução

Histórico de Versões

Data	Responsável(eis)	Descrição	Versão
25/04/2024	Débora	Escrita da introdução	1.0
25/04/2024	Débora e Tiago	Escrita da arquitetura de energia	1.1
26/04/2024	Débora, André, Matheus e Renan	Escrita da arquitetura de estruturas	1.2
26/04/2024	André	Revisão da arquitetura de estruturas	1.3
20/06/2024	Matheus Costa	Revisão do documento	2.0

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Introdução

Com base na compreensão do problema e nos requisitos levantados para o produto, este documento apresenta e detalha a arquitetura geral da solução a ser utilizada no projeto. Envolve uma integração entre as diversas áreas de conhecimento, garantindo uma visão sistemática da proposta e proporcionando a base para uma concepção e implementação eficaz do produto final.

Arquitetura de Estruturas

Descrição Geral do Sistema de Estruturas

A arquitetura da estrutura do projeto pode ser descrita por um equipamento dividido em duas partes: a primeira composta por uma unidade de potência (motor compressor de ar e resistências) e conexões por mangueiras e a segunda por uma haste perfurada que configura a saída de ar aquecido, onde também estão sensores associados ao controle do sistema. Sua operação consiste em inserir a haste no silo em que se quer controlar a temperatura, e então o ar aquecido que sai pelos orifícios da haste realiza esse controle.

A estrutura principal consiste em uma haste metálica de aproximadamente 1 metro de comprimento, dotada de alguns furos ao longo de sua extensão, com diâmetro de 25 mm. Esta haste é inserida no interior do silo, permitindo a distribuição uniforme do ar quente ao longo do espaço de armazenamento.

O projeto da haste metálica leva em consideração a resistência mecânica do material e sua resistência a elevadas temperaturas, garantindo sua durabilidade e capacidade de suportar as condições operacionais dentro do silo. Além disso, a unidade de potência e mangueiras devem resistir à temperatura de operação sem que haja perda de resistência mecânica ou que o material escoe.

Dessa forma, o desenvolvimento deste equipamento oferece uma solução eficaz para a remoção de controle de temperatura em silos agrícolas, contribuindo para a preservação da qualidade dos grãos e reduzindo as perdas econômicas associadas à deterioração dos mesmos.

Arquitetura de Energia

Descrição Geral do Sistema de Energia

A arquitetura de energia selecionada para o projeto de automatização da haste para o silo será de alimentação direta da rede elétrica. As tomadas residenciais ou comerciais geralmente fornecem uma quantidade significativa de energia, permitindo a operação de dispositivos que demandam altos níveis de potência.

Para que haja o acionamento do soprador de ar, foi utilizado o sistema de contatora (Contator Tripolar - 22a - 220v - 3rt1016-1an11 – Siemens), pela sua capacidade de integrar o circuito de potência com o circuito lógico. Além disso, será empregado um disjuntor motor (Disjuntor Motor Termomagnético 5,5-8A 3RV1021-1HA10 Siemens) para proteção contra curtos-circuitos e sobrecorrentes.

No painel de controle do motor, foram empregados três barramentos (fase, neutro e terra) para alimentar o motor (LF-5413-2), o qual converte energia elétrica em energia mecânica, além de fornecer energia para os circuitos eletrônicos. Para alimentar esses circuitos eletrônicos, será utilizada uma fonte AC/DC, que converte a tensão de 220 volts para 12 volts.

A tomada de alimentação será composta por três pinos (fase, neutro e terra), compatível com uma tomada comum de 10A.

Figura 1: Diagramas de Energia.

Fonte: Autor

Arquitetura de Eletrônica

Descrição Geral do Sistema de Eletrônica

A arquitetura geral do sistema eletrônico foi desenvolvida a partir do desenvolvimento de quatro subsistemas principais que compõem esse sistema, como ilustrado no esquemático da Figura 2. As conexões destacam as interações entre esses subsistemas e o ambiente externo.

Figura 2: Subsistemas de Eletrônica

Fonte: Autor

O funcionamento central do sistema embarcado reside no controle de uma resistência de alta potência por meio de um dimmer. O dimmer regula a potência com base na detecção das passagens por zero da corrente alternada, ajustando-a de acordo com as entradas de temperatura selecionadas. Enquanto isso, os sensores de temperatura monitoram tanto a temperatura do ar de saída quanto a da haste. Esses dados são então utilizados pelo sistema de controle para regular a temperatura, operando dentro de uma malha de realimentação. Essa malha compara continuamente a temperatura atual com a temperatura desejada, efetuando os ajustes necessários para manter o ambiente no ponto ideal.

Figura 3: Exemplo do sistema de Controle de Temperatura

Fonte: Autor

Arquitetura de Software

Descrição Geral do Sistema de Software

Figura 4: Arquitetura de Dados

Fonte: Autor

Arquitetura Lambda

A arquitetura Lambda é um modelo de processamento de dados utilizado para lidar com grandes volumes de informações, também conhecido como "Big Data". Essa abordagem oferece acesso tanto a métodos de processamento em lotes quanto em tempo real, combinando-os para resolver desafios de processamento de funções diversas (Databricks, 2024).

Dividida em três camadas distintas, a arquitetura Lambda permite uma abordagem abrangente:

1. Camada em lote

   • Esta camada recebe continuamente novos dados, que são processados em lotes. Aqui, vai ocorrer a análise integral dos dados, eventualmente corrigindo inconsistências. Por de processos ETL (Extração, Transformação e Carregamento) e a utilização de um data warehouse.
   • Essa camada vai ser executada uma vez por dia para trazendo os dados recebidos dos sensores durante o dia.

2. Camada de stream

   • Esta camada lida com os dados mais recentes que ainda não foram processados nas visualizações em lote, garantindo uma visão completa e em tempo real dos dados para o usuário ou o sistema.

3. Camada de serviço

   • Os resultados processados nas camadas anteriores ficam disponiveis para esta camada, onde são indexados para consulta em baixa latência de forma ad-hoc.
   • Aqui, ocorre a disponibilização das visualizações em batch.